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1、第8章 制造业的发展现状与趋势,1.了解制造行为的“三域活动”2.掌握我国制造业发展现状3.熟悉国际先进制造技术发展现状、特点与趋势4.掌握制造业信息化的内容与关键技术,8.1制造业内涵与制造行为“三域活动”,制造业内涵与重要地位制造行为的“三域活动”加工域活动的集成性和分类加工域活动的技术发展趋势,8.1.1制造业内涵与重要地位,制造业是对原材料进行加工或再加工，以及零部件装配的工业的总称。包括物理、概念和转移过程。,制造业分类,消费品制造业和资本品制造业轻型制造业和重型制造业民用制造业和军用制造业传统制造业和现代制造业,8.1.1制造业内涵与重要地位,制造业在国民经济中的地位：经济发展的主
2、要增长点之一，是经济社会发展的物质基础，是从农业小生产向工业文明演进的物质基础。,8.1.1制造业内涵与重要地位,制造业不是夕阳工业1.美国的教训1)上个世纪70年代,美国不重视制造业,把制造业称为“夕阳工业”,结果导致美国80年代的经济衰退。2)80年代后期，美国的一些国会议员、政府要员纷纷要求政府出 面，协调和支持制造产业的发展，1991年，布什政府期间，美 国白宫科学技术政策办公室发表了总数为22项的美国国家关键 技术，其中制造技术占4项，标志着美国科技政策的转变。3)克林顿上台后，对制造业大力支持，他把先进制造技术列为六 大国防关键技术之首。结果美国在机械工业、汽车工业、航空 工业及信
3、息产业等方面取得了明显的进展，使美国的经济连续 8年取得了2-3%的增长率，而且还同时保持低通胀率和低失业 率。这就是克林顿虽发生丑闻而未被弹劾的主要原因。,8.1.1制造业内涵与重要地位,制造业不是夕阳工业,2.日本的经验1）在上个世纪70-80年代，日本非常重视制造业，特别抓了汽车制造和微电子制造，结果日本的汽车和家用电器占领了全世界的市场，特别是大举进入了美国市场。2）日本的微电子芯片成为美国高技术产品的关键元件。1991年海湾战争结束后，日本人说美国赢得这场战争是依靠的日本的芯片，是“日本的芯片打败了伊拉克的钢片”。,8.1.1制造业内涵与重要地位,制造业不是夕阳工业,3.东南亚经济危
4、机的启示1）1998年爆发的东南亚经济危机，从另一个侧 面反映了一个国家发展制造业的重要。一个 国家，如果把经济的基础放在股票、旅游、金融、房地产、服务业上，而无自己的制造 业，这个国家的经济就容易形成泡沫经济，一有风吹草动就会产生经济危机。2）新加坡、台湾都有自己的制造业，因此受经 济危机的影响小一些。,8.1.1制造业内涵与重要地位,制造业的重要地位体现的几个方面：工业的主体，国民经济持续发展的基础生产工具、生活资料、科技手段、农业和国防装 备及其进步的依托，是现代化进步的动力源现代文明的基础人类文明的支柱之一 工业生产的4/5、国民生产总值的1/3、财政收入的1/3以上、出口总额的9/1
5、0来自制造业。,8.1.1制造业内涵与重要地位,机械制造业发展体现在以下几个方面：产品本身 从单纯追求数量，到对质量和数量的全面要求。生产模式 要求快速响应、快速重组增产方式 从粗放型向集约型发展、网络化、全球化、知识化生产要求从实用、价廉物美到价廉物美、服务好、文化含量高学科基础从经典力学经验到多学科及其最新成就立足之本从对设备、技术的依赖到对高素质人才的渴求,8.1.3制造活动“三域行为”,加工域行为：高速切削和干式切削物流域行为：刀库和换刀系统信息域行为：多传感器信息融合多域综合：FMS、CIMS,8.1.4加工域活动的集成性,8.1.5加工域活动的分类,1.减量制造：车削、钻削、铣削、
6、磨削及电火花加工、电化学加工等,8.1.5加工域活动的分类,2.增量制造,CAD系统设计零件三维模型,CAD软件对零件离散化,CAM软件切片,CAM软件生成扫描路径,增量制造的几种典型工艺：立体光刻法使用激光照射光敏树脂而固化分层实体制造使用激光或刀片切割有粘性的层片粘结成形选择性激光烧结使用激光烧结粉末状的金属或其余物料，直接成形金属制品增量制造技术的优势：省资源、少污染、快响应、突破传统制造机理,8.1.5加工域活动的分类,8.1.5加工域活动的分类,3.等量制造,（1）轧制：吕锭轧制成铝箔；钢轧制成钢板（2）板材成型：板材切割、弯曲成金属盒（3）挤压：不同横截面材料通过模具挤压成形（4）
7、锻造：通过热锻、冷锻在模腔内塑性成形 优点：基本无材料损耗,8.1.6加工域活动的技术发展趋势,3.技术发展的特点,（1）从减料加工到增料加工,（2）从制造死物到制造活物,（3）从他成形到自成形,8.2我国制造业的基本现状及主要问题,1.制造业历史的回顾2.我国制造业的基本情况3.我国制造业的问题,8.2.1制造业历史的回顾,18世纪后期，蒸汽机，出现工场式生产20世纪初，内燃机，出现流水式和大批量生产模式20世纪40年代，向高质量和柔性生产发展20世纪70年代，计算机集成制造、精益生产20世纪90年代，智能制造、敏捷制造,8.2.2我国制造业的基本情况,CAD技术得到普及精密成形技术水平提高
8、激光加工技术有进展现场总线智能仪表集成制造系统取得突破,快速成形技术成熟热加工工艺模拟取得进展数控技术市场占有率提高微型机械研究进展迅速新生产模式具有特色,8.2.3我国制造业的问题,尴尬的数据1.我国出口的产品大都是中低挡的,企业大都采取贴牌生 产(OEM)的制造方式,外贸200强企业出口值有74%是 通过加工贸易方式实现的;2.我国钢产量已是世界第一,但高级钢材每年却需进口 近千万吨;3.2001年,世界500强企业中,我国有11家入围,但没有一家 是制造业;4.格兰仕已成为世界最大的微波炉生产商,然而其关键 零部件磁控管至今仍然依靠进口.我国已是全球最大 的空调生产基地,然而高性能柜机仍
9、要采用美国谷轮 公司的涡旋压缩机.,8.2.3我国制造业的问题,尴尬的数据5.总体规模落后。我国制造业虽名列世界第四,但总体规模仅相当美国的1/5，日本的1/4。6.人均劳动生产率落后。我国制造业的人均劳动生产率远远落后于发达国家,仅为美国的1/25、日本的1/26、德国的1/20；7.制造业结构仍然偏轻。装备制造在制造业中的比例仅为 26.5%(1999 年),低于美国(41.9%)、日本(43.6%)、德国(46.4%)；,8.2.3我国制造业的问题,尴尬的数据8.技术创新能力十分薄弱。产业主体技术依靠国外，有自主知识产权的产品少，依附于国外企业的组装业比重大，表现为工业增加值率仅为26%
10、，远低于美国（49%）日本（38%）、德国（48.5%),并且呈现逐年降低的趋势;9.低水平生产能力严重过剩。据第三次全国工业普查,机械电子、化工、建材、轻工、冶金等行业生产能力利用率分别为51.86%、54.45%、54.9%、64%、46.09%和5.55%,而同时高水平生产能力不足，大量先进装备仍主要依赖进口。,8.2.3我国制造业的问题,（1）劳动生产率及工业增加值率低,（2）制造工艺装备落后,（3）低水平生产能力严重过剩,（4）产品技术创新能力薄弱,（5）军工制造业不适应现代化战争的需要,（6）产业结构不尽合理,（7）体制不能适应形势的发展需求,中国制造业的发展趋势、方向,1.从传统
11、产业向高新技术产业发展2.从单纯的加工制造向研发、生产、营销、服务一体化发展 3.从低附加值向高附加值发4.从劳动密集型为主向劳动密集型和技术密集型相结合发展5.从面向国内市场为主向国内市场与国际市场相结合发6.从国有企业为主向国有、民营、外资多种所有制发展,8.3国际先进制造技术发展现状,1.先进制造业技术的特点,2.新世纪产品开发过程的特征,3.现代制造系统的模式和哲理,4.发达国家21世纪制造业的发展战略,8.3.1先进制造业技术的特点,1）高效、优质、低耗、清洁、灵活生产,2）覆盖市场分析、产品设计、加工、装配、销售、维修、服务及回收再生全过程,3）强调人、技术、管理和信息的四维集成和
12、 物质流、能量流、信息流、知识流的四流交汇,4）更加重视制造过程组成及管理的合理化和革新,先进制造技术制造技术信息技术管理科学,多学科深度交叉,机械工程科学,微光机电系统纳米机械学纳米加工测量,微操作系统机械仿生仿生制造,电子制造、e-制造、数字制造、虚拟制造、网络制造,纳米科技纳米材料微型机械纳米器件,生命科技人类基因组基因工程生物芯片,信息科技光子、量子、生物计算机；网络技术,8.3.3现代制造系统的模式和哲理,企业成功的关键因素：上市时间T质量Q产品成本C服务S环境E灵活F,现代制造系统的变革：成组技术（相似性）CIM（集成）并行工程（同步）JIT（准确）智能制造系统（智能）敏捷制造（灵
13、活）精益生产（简化）电子商务（EC）,8.3.4发达国家21世纪制造业的发展战略,1.企业战略的转变,8.3.4发达国家21世纪制造业的发展战略,2.制造业在美国经济的重要性,雇用了75的科学家和90的非军事的R&D,GNP的1/5为其他经济部门提供基本产品每100份工作支持60个以上非制造业职位,8.3.4发达国家21世纪制造业的发展战略,3.发达国家制造业的发展战略,20世纪90年代，美国政府提出“先进制造技术”计划,2002，欧盟提出“第六框架计划”,2000，洛克希德-马丁公司提出了虚拟工厂概念,日本政府计划在21世纪前5年建成全国超高速信息通信网,8.4先进制造业技术的特点与发展趋势
14、,1.先进制造技术的发展特点,2.先进制造技术发展趋势,8.4.1先进制造技术发展特点,信息技术越来越重要成形技术精密、净成形柔性和可重构性是显著特点智能化、数字化绿色制造成为重要特征,设计技术不断现代化加工技术超精密、高速虚拟制造和网络技术提高市场反应的技术应用管理创新,8.4.2先进制造技术发展趋势,先进制造技术的发展趋势：数、精、极、自、集、网、智、绿,数字化,精密化,极端条件,自动化,集成化,网络化,智能化,绿色,8.4.2先进制造技术发展趋势,1.“数”是发展的核心,数字化制造是指制造领域的数字化。,以设计为中心的数字制造,以控制为中心的数字制造,以管理为中心的数字制造,8.4.2先
15、进制造技术发展趋势,2.“精”是发展的关键,精是精密化，是指加工精度及其发展。,20世纪初，超精密加工的误差为10m,30年代，达到1m,50年代，达到0.1m,80年代，达到0.01m,至今，达到0.001m,8.4.2先进制造技术发展趋势,2.“精”是发展的关键,纳米级加工是移动原子级的加工。,微电子芯片的制造，有所谓的“三超”：,超净，加工车间尘埃颗粒直径小于1m,超纯，芯片材料有害杂质含量小于10-9,超精，加工精度达纳米级,8.4.2先进制造技术发展趋势,现代超精密机械对精度的要求,8.4.2先进制造技术发展趋势,3.“极”是发展的焦点,极是极端条件，制造技术有极的要求。,信息领域：
16、分子存储器、芯片加工设备,生命领域：克隆技术、基因操作系统,航空航天领域：微型飞机、纳米卫星,微型测试领域：微传感器、微显微镜,微型机器人领域：医疗仪器、窃听和收集情报,8.4.2先进制造技术发展趋势,3.“极”是发展的焦点,采用硅微工艺刻蚀制造的微机械手,8.4.2先进制造技术发展趋势,4.“自”是发展的条件,自是自动化。,从1870年至1980年，加工过程的效率提高到20倍，而管理效率提高了1.82.2倍，设计效率提高了1.2倍。,自动化是先进制造技术发展的前提条件。,8.4.2先进制造技术发展趋势,4.“自”是发展的条件,1.CAD/CAM技术(包括CAT/CAE/-CAX)2.数字控制
17、技术3.机电一体化技术(包括光、液、气)4.传感器与测试技术5.伺服驱动系统技术6.自动机技术(包括输送、存储、装卸及机器人)7.加工、装配和检验中的自动化技术8.制造系统技术9.管理信息化技术10.回收与维修中的自动化技术结论：制造自动化技术的基础是数字技术,制造中的自动化技术,8.4.2先进制造技术发展趋势,5.“集”是发展的方向,集是集成化，知识的集成。,现代技术的集成,加工技术的集成,企业集成,8.4.2先进制造技术发展趋势,6.“网”是发展的道路,网是网络化。,决定因素：生产组织变革和生产技术发展,利用网络充分享用有关资源,必然导致制造过程与制造的分散化、网络化,8.4.2先进制造技
18、术发展趋势,7.“智”是发展的前景,智是智能化。,人机一体化,自律能力,自组织与超柔性,学习能力与自我维护能力,具有更高级的人类思维,日本的娱乐类机器宠物,智能“家电”,8.4.2先进制造技术发展趋势,8.“绿”是发展的必然,绿是绿色。,8.4.3有机整体与见人见物,先进制造技术的上述八个方面相互渗透、相互依赖、相互促进，形成一个整体；它们同时服务于制造技术的。先进制造技术要以人为本，体现人文文化和精神。,8.4.4发展制造业需处理的关系,1）工业增长速度快，经济效益低2）关键生产技术落后，技术装备水平低3）市场服务体系不健全4）农村劳动力转移迟缓，城市化水平低,我国工业化进程的特点：,8.4
19、.4发展制造业需处理的关系,1）发展高技术与发展制造业相辅相成2）劳动密集型、资金密集型与技术密集型产业3）装备制造业与产业结构优化升级4）经济全球化和“民族工业”的关系：三种观点,8.5制造业信息化,1.信息化是一次社会革命2.以信息化带动工业化3.制造业信息化工程4.制造业信息化内容与关键技术5.信息化过程应注意的问题,8.5.1信息化是一次社会革命,农业革命：经历了500010000年的历史,工业革命：17631970年，人类征服和改造自然,信息革命：1970年至今,8.5.2以信息化带动工业化,信息资源成为与材料和能源同等重要的战略资源,信息技术以其渗透性和先进性与传统产业结合,信息产
20、业发展为世界范围内的朝阳产业,信息化成为推进国民经济和社会发展的助力器,信息化水平是现代化水平和综合实力的重要标志,8.5.3制造业信息化工程,1）信息技术的开发和应用2）信息资源的开发和利用3）信息产品制造业不断发展,8.5.4制造业信息化内容与关键技术,制造业信息化是要实现企业数字化，由设计数字化、生产过程数字化、加工装备数字化、管理数字化组成。,关键技术,基础产品设计工业设计管理产品数据管理生产经营管理电子商务,制造业企业信息化关键技术的关联,制造业信息化的发展趋势,在信息化过程中值得注意的问题,1）信息化带动工业化，但不能代替工业化；2）信息化与工业化要均衡发展，网络与传 统产业脱节会
21、形成信息泡沫；3）信息技术只是工具，它本身不是产品；4）制造业才能把信息技术转化为生产力；5）发达国家的信息产业产值占GDP40%-60%,目前我国信息化水平不到发达国 家的10%，离现代化的要求还很远；,在信息化过程中值得注意的问题,7）我国信息产业的核心技术微电子芯片技术和操作系统技术依赖进口，高额利润被国外企业抢走了。目前，我国计算机行业的利润率只有2%3%，而国外一家只做系统芯片的公司的利润率达到25%-35%；8）网络安全问题是一个亟待解决的问题，主要是“一黄一黑”两个问题。9）软件业要大发展，印度软件的出口额是中国的30倍。10）关键中的关键是人才，特别是高素质的复合型技术人才与管理人才。,小结,1.制造业的含义2.制造业的“三域行为”3.制造业的基本情况和面临的问题4.新世纪开发产品的特征5.先进制造技术发展趋势6.制造信息化的内容与关键技术,中国制造业与主要国家对比,产品技术创新能力对比,快速成形系统工作流程,
